25 sự kiện quan trọng nhất trong lịch sử hình thành trái đất (phần 1)

Cuộc "mây mưa ân ái" đầu tiên có lẽ diễn ra cách đây 1,2 tỷ năm. Trong khi hành tinh xanh nơi đang chứa hơn 7 tỷ con người đã từng có thời gian "trắng bóc" như một quả cầu tuyết như một số vệ tinh của sao Mộc. Đáng ngạc nhiên thay, sự sống vẫn nảy mầm từ những nơi như thế.

Những mốc lịch sử quan trọng của Trái đất

1. Trái đất ra đời | 4,5 tỷ năm trước

Sự kiện trọng đại đầu tiên của một hành tinh dĩ nhiên là khi nó "cất tiếng khóc". Bắt đầu từ một đám bụi khí và đá nằm rải rác quanh Mặt trời vốn còn rất trẻ, Trái đất đã lớn từ khi các khối đá va chạm vào nhau và có khối lượng đủ lớn để hấp dẫn các bụi khí xung quanh dưới tác dụng của lực hấp dẫn. Vệ tinh duy nhất của Trái đất, Mặt trăng, ra đời không lâu ngay sau đó. Người ta cho rằng một tiểu hành tinh đã va chạm mạnh với Trái đất khiến các mảnh vỡ văng ra xung quanh và dần dần hội tụ thành "chị Hằng" xoay quanh "ông Địa".

Kết quả phân tích đá Mặt trăng cho thấy Mặt trăng và Trái đất có cùng nguồn gốc do thành phần hoá học tương đương nhau

2. Mầm sống đầu tiên | 4 - 3,5 tỷ năm trước

Không ai biết tế bào đầu tiên ra đời vào thời điểm nào. Song mẫu hoá thạch lâu đời nhất từng được ghi nhận có tuổi đời 3,5 tỷ năm. Như vậy mầm sống đầu tiên có lẽ đã xuất hiện từ trước đó, song chắc chắn không phải lúc tinh cầu này vẫn còn là một hòn lửa đỏ với hàng tá thiên thạch liên tục "dội bom" lên nó. Người ta cho rằng mầm sống đầu tiên đã bắt đầu từ những mạch nước kiềm (alkaline) nóng ấm nằm dưới đáy các đại dương, hoặc ở trên mặt biển, hoặc trên đất liền.

Sinh sản vô tính (nhân đôi tế bào) là hình thức sinh sản đầu tiên

Vẫn còn thiếu khá nhiều dữ kiện để chúng ta có thể biết mầm sống đầu tiên trông như thế nào.

3. Khai thác năng lượng Mặt trời | 3,4 tỷ năm trước

Dù nhân loại chỉ mới bắt đầu sử dụng quang năng trong mấy chục năm gần đây nhưng bà mẹ tự nhiên đã biết đến điều đó từ rất sớm. Dĩ nhiên, mọi sự sống cần phải có năng lượng và nguồn năng lượng gần gũi Trái đất nhất chính là Mặt trời. Những vi sinh vật đầu tiên đã tiến hoá dưới những tia nắng, tận dụng nguồn năng lượng từ các photon để tổng hợp ra đường từ những phân tử đơn giản. Nhân loại gọi tiến trình đó là sự quang hợp (photosynthesis).

Các vi khuẩn đầu tiên tổng hợp đường từ năng lượng Mặt Trời, nhưng không tạo thành oxy

Nhưng khác với các loài thực vật trong hôm nay, các vi sinh đầu tiên không "thải" ra khí oxy và vì thế, bầu khí quyển Trái Đất lúc đấy vẫn "độc hại" với con người và các loài vật khác.

4. Sự "di cư" của các lục địa | 3 tỷ năm trước

Mặc dù rất cứng và có vẻ "bất biến", song vỏ của Trái đất lại là những "tảng băng trôi" trên những lớp magma nóng chảy. Đôi khi các "tảng băng" va chạm vào nhau và một phần của tảng này "chìm dưới" tảng còn lại. Quá trình này được gọi là sự kiến tạo mảng (plate tectonics) hay sự trôi dạt của các lục địa. Đại lục đầu tiên trên Trái đất, được gọi là Ur, đã được tạo ra từ tiến trình trên.

Bề mặt Trái Đất thực tế là sự "chắp vá" của các mảnh ghép

5. Sự "ô nhiễm" khí quyển đầu tiên hay quá trình oxy hoá trọng đại | 2,4 tỷ năm trước

Phản ứng quang hợp đầu tiên đã diễn ra hơn 1 tỷ năm trước, song nó không tạo ra oxy. Nửa đầu cuộc đời của Trái đất có rất ít oxy trong bầu không khí. Tuy vậy một số vi khuẩn bằng cách nào đó đã "học" được cách tổng hợp ra đường từ khí CO2 và nước, tất nhiên với sự trợ giúp của ánh nắng Mặt trời. Và khí oxy là "chất thải" từ những "nhà máy" vi khuẩn trên.

Khí oxy tràn ngập khí quyển là sự ô nhiễm đầu tiên trong lịch sử Trái Đất

Quá trình "ô nhiễm" đầu tiên trong lịch sử Trái đất được xem là lý do khiến cho cả hành tinh bị "băng giá" về sau này, khi các vi khuẩn đã "hút cạn" các khí nhà kính (có CO2) khỏi bầu khí quyển và khiến mọi thứ lạnh đi.

6. Những tế bào phức tạp hay sự cộng sinh | 2 - 1 tỷ năm trước

Tuy sự sống đã có mặt trên Trái đất khá lâu song chúng vẫn rất đơn giản. Những tế bào đầu tiên có cấu trúc tương tự những vi khuẩn hiện đại ngày nay. Dù vậy, sự tiến hoá đã đưa sinh giới lên một tầm cao mới. Những sinh vật có tên gọi eukaryote (sinh vật nhân chuẩn) đã có cấu trúc phức tạp hơn với những cơ quan chuyên biệt bên trong chúng, nhân có màng riêng tách biệt với phần còn lại của tế bào.

Ty thể thực chất là các vi khuẩn có khả năng tổng hợp ATP đã bị "nuốt" bởi các vi sinh vật khác

Các eukaryote cũng tìm được cho mình những "máy phát điện" mới. Những vật thể có hình dạng tương tự hạt đậu được gọi là ty thể (mitochondria) với khả năng chuyển hoá năng lượng từ các chất hữu cơ thành ATP.

Người ta cho rằng, ban đầu các ty thể không tự nhiên sinh ra bên trong tế bào mà chúng là các vi khuẩn sống tách biệt ở thế giới bên ngoài. Nhưng nhờ sự cộng sinh hay hấp thu tế bào, các vi khuẩn này "sống chung mái nhà" với các eukaryote và tạo ra năng lượng cho chúng. Tế bào của mọi động vật và thực vật chúng ta thấy hôm nay đều là các eukaryote.

7. Cuộc quan hệ tình dục đầu tiên | 1,2 tỷ năm trước

Những sinh vật đầu tiên đều sinh sản vô tính, các tế bào cứ lớn lên rồi tự động chia làm đôi chứ không phân biệt "đực cái". Các hoá thạch có tuổi đời từ 800 triệu - 1,8 tỷ năm trước đều khá vô vị. Giới khoa học gọi giai đoạn này là "Tỷ năm Buồn" (Boring Billion). Nhưng dường như đã có gì đó "chệch đường" khỏi cách sinh sản "truyền thống". Không rõ tại vì sao và từ khi nào, nhưng một số sinh vật đã "chán" việc tự chia đôi cơ thể và chuyển sang hình thức "tìm kiếm bạn tình".

Sự xuất hiện giới tính đánh dấu bước ngoặt cho khả năng lai tạo giống loài sau này

Những mẫu hoá thạch có tuổi đời 1,2 tỷ năm của loài tảo đỏ cho thấy chúng đã bắt đầu có sự xuất hiện của những tế bào chuyên biệt về giới tính như là các bào tử. Và vì hoá thạch có sau khi sinh vật ra đời nên sex chắc chắn đã ra đời trước thời điểm đó.

8. Những sinh vật đa bào | 1 tỷ năm trước

Eukaryote đã là một bước tiến lớn của sinh giới nhưng mọi thứ không dừng ở đấy. Để có được kích thước lớn hơn, các sinh vật cần nhiều hơn một tế bào duy nhất. Có những mẫu hoá thạch có tuổi đời 2,1 tỷ năm cho thấy nhiều vi khuẩn đã biết sinh sống theo hình thức cộng đồng, song chúng vẫn có thể tồn tại dưới dạng đơn bào trong trường hợp cần thiết.

Những quần thể vi khuẩn sống theo "bầy đàn" có thể là khởi đầu cho sinh vật đa bào

Những sinh vật đa bào đầu tiên - với các tế bào đơn không thể tách rời - được cho là đã xuất hiện khoảng 1 tỷ năm trước. Trong đó những nhóm sinh vật khác nhau đã lần lượt tiến hoá theo hướng đa bào một cách độc lập không bị lệ thuộc. Thực vật được cho là đã chọn hình thức đa bào trước động vật.

9. Trái cầu tuyết | 850 - 635 triệu năm trước

Lần thứ hai Trái đất bị hoá đá sau lần đầu tiên bị "ô nhiễm" oxy từ các vi khuẩn vài tỷ năm trước. Chưa rõ lý do của lần đóng băng này là gì, nhưng nó kéo dài suốt 200 triệu năm và băng giá phủ kín Trái đất từ 2 cực cho đến tận xích đạo.

Trái Đất từng có lúc "lạnh lùng băng giá" trong hàng triệu năm

Thời kỳ băng giá lần 2 này được cho là đã "khuyến khích" sự ra đời của những loài động vật có cấu tạo phức tạp đầu tiên. Những sinh vật có dạng ống hoặc lá xoăn như dương xỉ đã xuất hiện ngay sau đấy, mở ra một giai đoạn mới có tên kỷ Ediacara.

10. Sự bùng nổ kỷ Cambria | 535 triệu năm trước

Sau khi các loài động vật tiến hoá và thích nghi được với tình hình mới, giới sinh vật chứng kiến 2 cuộc bùng nổ về số lượng các loài.

Trong giai đoạn bùng nổ kỷ Cambria, trung bình cứ 10 triệu năm/lần lại có sự xuất hiện của một nhóm các loài động vật mới. Tuy vậy sự "bùng nổ" này đến từ việc hầu hết các loài động vật giai đoạn này đã có vỏ cứng, khiến cho việc hình thành hoá thạch dễ dàng hơn trước. Rất có thể trước đấy đã từng có các đợt "bùng nổ" sinh giới khác nhưng vì chúng không cấu tạo vỏ cứng nên giới khoa học không ghi nhận sự tồn tại.

Lớp vỏ cứng giúp việc hình thành hoá thạch dễ dàng hơn

45 triệu năm sau, sinh giới ghi nhận tiếp một đợt bùng nổ khác về số loài trong từng nhóm động vật. Đợt bùng nổ này được gọi là Sự kiện Phân hoá Sinh giới kỷ Ordovic.

11. Thực vật xâm chiếm đất liền | 465 triệu năm trước

Nước vẫn là cái nôi của sự sống trên Trái đất trong nhiều tỷ năm liền. Mãi cho tới 500 triệu năm trở về trước, chỉ có một số loài động vật tìm cách lên mặt đất. Nhưng chúng không lên đấy sống mà chỉ "đi dạo", hoặc đơn giản là tìm một nơi đẻ trứng - để tránh xa các loài ăn thịt dưới mặt nước khác.

Tảo xanh là những "cư dân" đầu tiên trên mặt đất

Thực vật, ngược lại, trở thành những cư dân "thường trú" đầu tiên trên đất liền. Loài thực vật đầu tiên đánh dấu lãnh thổ là họ hàng của tảo xanh. Nhưng chúng đã nhanh chóng tiến hoá và phân nhánh ra nhiều loài khác nhau.

12. Đợt tuyệt chủng hàng loạt đầu tiên | 460 - 430 triệu năm trước

Kỷ Ordovic là giai đoạn mà sinh giới nở rộ về sự đa dạng sinh học. Nhưng khi kỷ này kết thúc, thế giới đứng trước một đợt tuyệt chủng với số lượng các loài cũng nhiều không kém số loài đã sinh ra. Cuối kỷ Ordovic, Trái đất bị lạnh đi nhanh chóng và băng từ 2 cực bao phủ phần lớn bề mặt hành tinh. Hệ quả là một kỷ băng hà có tên Andean-Saharan. Cái tên này xuất phát từ việc dấu tích của thời kỳ trên xuất hiện cả trên đỉnh ngọn Andes cũng như tận sa mạc Sahara.

Những đợt tuyệt chủng lớn của Trái Đất thường gắn với kỷ băng hà

Giai đoạn lạnh tê cóng này đánh dấu đợt tuyệt chủng hàng loạt đầu tiên và lớn thứ 2 về quy mô trong tất cả các đợt tuyệt chủng từng được ghi nhận. Ước tính có đến 85 % các loài sinh vật biển đã bị xoá sổ, và vì phần lớn các sinh vật vẫn sống dưới nước nên không có gì ngạc nhiên về sự tàn khốc của Andean-Saharan. Sau đấy, các loài cá nghiễm nhiên trở nên phổ biến khi các loài cạnh tranh đã biến mất.

• 25 sự kiện quan trọng nhất trong lịch sử hình thành Trái đất (phần 2)
• Lịch sử Trái đất qua hình ảnh (Phần I)
• Lịch sử Trái đất qua hình ảnh (Phần II)